[发明专利]一种用于摇摆墙约束箍筋的配筋率获取方法

说明书

本发明公开一种用于摇摆墙约束箍筋的配筋率获取方法，涉及建筑领域，包括步骤：建立预制混凝土摇摆墙的系统模型，并根据系统模型建立优化设计模型；获取第二约束条件的变量化转换公式；将优化设计模型带入遗传算法模块中，并获取同时满足第一约束条件、第二约束条件和目标函数组的配筋率最小值。本发明通过系统模型的建立获得优化设计模型，确定变量并根据约束条件和已知的目标函数，通过遗传算法模型获取最优的配筋率，从而使得预制混凝土摇摆墙的墙角能够在置入足够少的约束箍筋的情况下还能够获得最大的形变和应变能力。

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体涉及一种用于摇摆墙约束箍筋的配筋率获取方法。

背景技术

预制混凝土摇摆墙系统主要由预制混凝土墙板、预应力钢筋、耗能元件。与传统现浇剪力墙不同，摇摆墙底部与基础脱开，仅通过预应力钢筋连于基础；预应力钢筋将摇摆墙和基础连为一体，在摇摆墙发生摆动时提供恢复力，使墙体恢复到初始位置。在预应力钢筋两侧布置适量的耗能软钢，使结构体系具有足够的耗能能力。墙体在侧向力作用下，产生摇摆。根据其受力特点，摇摆墙的墙角处受力集中、变形较大，墙角处混凝土变形容易超出其极限压应变，导致墙角首先发生破坏。实际工程中，通常通过对墙角位置箍筋进行加密的方法来提高混凝土的极限压应变，改善其形变能力，从而使墙角具有较好的形变及承载性能。

为防止剪力墙墙角过早破坏，需通过约束箍筋对墙角进行加密处理，从而提高墙角的形变能力，增大其极限应变。然而，目前约束箍筋配箍率通常通过试算法来确定。该方法具有以下缺点：(1)依赖设计者的经验；(2)耗时耗力、效率低下；(3)箍筋的配置量可能超出实际的需求，不仅经济性不好，而且可能加大施工的难度。因此，如何获得合适的配筋率，使得墙角能够获得最大极限应变的同时降低约束箍筋的量就成的一个问题。

发明内容

为解决现有技术中对于配筋率的估算过于依赖于经验，同时使得预制混凝土摇摆墙的墙角能够在最小配筋率的情况下达到最极限应变，本发明提出了一种用于摇摆墙约束箍筋的配筋率获取方法，包括步骤：

建立预制混凝土摇摆墙的系统模型，并根据系统模型建立优化设计模型；

所述优化设计模型包括目标函数组的获取，将第一配筋率和第二配筋率作为变量，以及第一约束条件和第二约束条件的设定；

获取第二约束条件的变量化转换公式；

将优化设计模型带入遗传算法模块中，并获取同时满足第一约束条件、第二约束条件和目标函数组的配筋率最小值；

所述目标函数组为第一配筋率和第二配筋率，与横筋总面积之间的关系式；所述第一约束条件为第一配筋率等于第二配筋率，第二约束条件为ε_c≤ε_max，其中ε_c为摇摆墙的墙角混凝土最大应变力，ε_max为摇摆墙的墙角混凝土极限应变力。

进一步地，所述系统模型上标定有三维坐标轴，所述目标函数组为：

A_x＝ρ_xsd_c；A_y＝ρ_ysb_c；A＝A_x·A_y；

式中，ρ_x为第一配筋率，是箍筋在X轴方向上的配筋率；ρ_y为第二配筋率，是箍筋在Y轴方向上的配筋率；A_x为箍筋在X轴方向上的配筋总面积，A_y为箍筋在Y轴方向上的配筋总面积，A为横筋总面积，d_c为箍筋在Y轴上的长度，b_c为箍筋在X轴上的宽度，s为相邻箍筋在Z轴上的中位间距。

进一步地，所述第二约束条件中ε_c的变量化转换可由第二计算公式获得，所述第二计算公式为：